聚合物稀溶液文丘里空化非定常流动及柱状射流破碎研究

发布时间：2025-07-19 01:53

　　液态特种功能材料多数含有大分子物质,通常呈现粘弹性非牛顿特征,针对其在武器化应用中高效撒布、弹药安全设计及稳定发射的军事需求,提炼出聚合物溶液空化流动和射流破碎两个基础科学问题,系统开展聚合物稀溶液文丘里空化流动及射流破碎研究,主要研究内容和创新成果如下:基于文丘里非定常空化流动多视角、高时空分辨率测量,开展过滤水、三种浓度甘油溶液、不同分子量不同浓度聚合物溶液系列空化流动实验。依据实验流体空化流动特征,揭示了文丘里空化流动结构组成,提出了文丘里空化再流通层物理机制,对学术界有疑义的空化回射流现象进行了科学分析与阐释。发现了粘性加强文丘里空化流动中液体射流的剪切作用,使附着空化云长度增长的规律。针对聚合物溶液空化流动呈现的多蒸汽超临界空泡,提出了具有粘弹性特征的聚合物分子微观结构对空化核的致稳作用机理。从能量传递及粘弹性流体湍流边界层特征角度,定性分析了聚合物溶液抑制空化的机制。通过对聚合物溶液空化流动运动学规律分析,获得了文丘里空化体积振荡和脱落规律。揭示了聚合物溶液空化云大团脱落是由于空化云溃灭产生的冲击波传导至喉部短暂抑制空化发生所致,而空化云在流动过程中的二次脱落是由于多蒸汽的超...

【文章页数】：172 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1牛顿流体和聚合物溶液气液同轴破碎对比148

特种功能材料武器化时通过特定分散方式进行大面积撒布，使其破碎成特定粒径液滴或气溶胶，内喷式文丘里喷管、火药产物气体驱动分散、爆炸方式分散是最常用的分散方式。由于液态功能材料中含有少量长链聚合物分子或特殊功能基团大分子，在爆炸方式抛洒时稀疏波系的强拉伸流动或火药产物气体驱动高速喷射....

图1.2喷嘴内液体空化流动[14]

军事科学院博士学位论文第2页图1.2喷嘴内液体空化流动[14]液态特种功能材料在爆炸抛洒时由于稀疏波的强拉伸作用，当超过液体的抗拉强度时将使空化大量发生(图1.3)，可大大提高液态材料破碎成细小液滴或气溶胶的布撒效果；在液态材料在火药气动驱动喷射破碎时，在壳体内由于火药气体的瞬态....

图1.3爆炸抛洒时稀疏波对液体拉伸空化[16]

军事科学院博士学位论文第2页图1.2喷嘴内液体空化流动[14]液态特种功能材料在爆炸抛洒时由于稀疏波的强拉伸作用，当超过液体的抗拉强度时将使空化大量发生(图1.3)，可大大提高液态材料破碎成细小液滴或气溶胶的布撒效果；在液态材料在火药气动驱动喷射破碎时，在壳体内由于火药气体的瞬态....

图1.4惯性主导空化及对壁面的破坏作用[17]

军事科学院博士学位论文第2页图1.2喷嘴内液体空化流动[14]液态特种功能材料在爆炸抛洒时由于稀疏波的强拉伸作用，当超过液体的抗拉强度时将使空化大量发生(图1.3)，可大大提高液态材料破碎成细小液滴或气溶胶的布撒效果；在液态材料在火药气动驱动喷射破碎时，在壳体内由于火药气体的瞬态....

本文编号：4057796